JPH09147580A - 半導体記憶装置 - Google Patents

半導体記憶装置

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JPH09147580A
JPH09147580A JP30961595A JP30961595A JPH09147580A JP H09147580 A JPH09147580 A JP H09147580A JP 30961595 A JP30961595 A JP 30961595A JP 30961595 A JP30961595 A JP 30961595A JP H09147580 A JPH09147580 A JP H09147580A
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precharge
voltage
transistor
bit line
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 第1バイアス電圧Vbs1と第2バイアス電圧
Vbs2を同じバイアス電圧発生回路2で発生させること
により、トランジスタの特性にバラツキが生じた場合に
も、第1プリチャージ電圧Vpc1と第2プリチャージ電
圧Vpc2の間の電位差が大きく変動しないようにして、
センスアンプ1の動作マージンが減少するのを防止する
と共に、プリチャージ時間も短縮する。 【解決手段】 バイアス電圧発生回路2のトランジスタ
BQ1〜BQn間の端子から第1バイアス電圧Vbs1と第
2バイアス電圧Vbs2を発生させ、各ビット線BITを
トランジスタPQにより常時第2バイアス電圧Vbs2に
基づく第2プリチャージ電圧Vpc2までプリチャージす
ると共に、選択したビット線BITをトランジスタQ2
により第1バイアス電圧Vbs1に基づく第1プリチャー
ジ電圧Vpc1までプリチャージする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビット線を迅速に
プリチャージすることにより読み出し動作の高速化を図
る半導体記憶装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年のマイクロプロセッサなどの動作速
度の上昇に伴い、半導体記憶装置の高速化が強く要請さ
れている。そこで、外部アドレスによって選択されたビ
ット線を電流駆動能力の高いトランジスタを介して高速
にプリチャージする方式が従来から広く用いられてい
る。また、それ以前に全てのビット線をある程度の電圧
まで予めプリチャージしておくことにより、選択された
ビット線のプリチャージをさらに高速化する方式も多く
用いられている。
【0003】上記高速化方式を採用した従来の半導体記
憶装置の一例を図5に示す。なお、ここでは半導体記憶
装置としてマスクROM[Read-Only Memory]の場合につ
いて説明する。このマスクROMには、列方向の多数の
ビット線BITと行方向の多数のワード線WLとが交差
して設けられている。ワード線WLは、図示しないロウ
デコーダのデコード出力にそれぞれ接続されている。そ
して、MOS・FETからなるメモリセルMQは、これ
らビット線BITとワード線WLの各交差部に形成され
ている。また、このメモリセルMQは、“1”のデータ
を記憶する場合にはしきい値電圧が高電圧に設定され、
“0”のデータを記憶する場合にはしきい値電圧が低電
圧に設定される。ただし、図5では、煩雑を避けるため
に、2本のビット線BITi,BITi+1と1本のワード
線WLjと2個のメモリセルMQij,MQ(i+1)jのみを
示し他は省略している。
【0004】ビット線BITの一方の端は、それぞれカ
ラムトランジスタCQを介して共通のデータ線DLに接
続されている。各カラムトランジスタCQのゲートは、
図示しないカラムデコーダのデコード出力にそれぞれ接
続され、列選択信号CSelが入力されるようになって
いる。データ線DLは、センスアンプ1の非反転入力に
接続されている。センスアンプ1は、このデータ線DL
の電位と反転入力に入力される対照電圧Vrefとの差を
増幅することにより、メモリセルMQから読み出したデ
ータをセンスする差動増幅器である。
【0005】上記データ線DLは、トランジスタQ1,
Q2を介して電源VDDに接続されると共に、負荷トラン
ジスタQ3を介しても電源VDDに接続されている。そし
て、トランジスタQ2,Q3のゲートには、データ線DL
の電位を入力とするインバータ11から供給される第1
バイアス電圧Vbs11が入力される。また、トランジスタ
Q1のゲートには、プリチャージ信号φPが入力される。
【0006】ビット線BITの他方の端は、それぞれト
ランジスタPQを介して電源VDDに接続されている。各
トランジスタPQのゲートには、第2バイアス電圧発生
回路12から供給される第2バイアス電圧Vbs22がそれ
ぞれ入力されるようになっている。第2バイアス電圧発
生回路12は、電源VDDと接地間にPチャンネルMOS
・FETからなるトランジスタBSQ1とNチャンネル
MOS・FETからなるトランジスタBSQ2とを直列
に接続した回路であり、これらのトランジスタBSQ
1,BSQ2は、共にゲート−ドレイン間を短絡させるこ
とにより、これらのドレインからそれぞれのしきい値電
圧などによって定まる第2バイアス電圧Vbs22を出力す
るようになっている。
【0007】上記構成のマスクROMの読み出し動作を
図6に基づいて説明する。トランジスタPQのゲートに
は、第2バイアス電圧発生回路12からの第2バイアス
電圧Vbs22が入力されるので、全てのビット線BIT
は、常時この第2バイアス電圧Vbs22に基づく第2プリ
チャージ電圧Vpc2にプリチャージされている。そし
て、外部アドレスが確定すると、図示しないアドレス変
化検出回路がこれを検出してアドレス変化信号φATDを
アクティブ(Hレベル)にし、このアドレス変化信号φ
ATDによって一定期間だけアクティブ(Hレベル)とな
るプリチャージ信号φPを生成するので、このプリチャ
ージ信号φPがアクティブの間にトランジスタQ1がON
となる。また、この外部アドレスの確定により、カラム
デコーダがいずれかの列選択信号CSeliをアクティ
ブ(Hレベル)にしてカラムトランジスタCQiをON
にするので、ビット線BITiがデータ線DLに接続さ
れる。したがって、このビット線BITiは、トランジ
スタQ2によって、第1バイアス電圧Vbs11に基づく第
1プリチャージ電圧Vpc1にプリチャージされる。
【0008】さらに、この外部アドレスの確定により、
ロウデコーダが1本のワード線WLjをアクティブ(H
レベル)にしてメモリセルMQijを選択する。そして、
プリチャージ信号φPが所定時間経過後に非アクティブ
に戻ると、トランジスタQ1がOFFになってプリチャ
ージが終了する。ここで、メモリセルMQijが“1”の
データを記憶していた場合には、ワード線WLjがアク
ティブになってもしきい値電圧が高いためにOFFのま
まとなり、ビット線BITiは、第1プリチャージ電圧
Vpc1に維持される。しかし、メモリセルMQijが
“0”のデータを記憶していた場合には、ワード線WL
jのアクティブによりONとなるので、このメモリセル
MQijから放電電流が流出する。ただし、このビット線
BITiには、放電電流によって電位が低下すると、プ
リチャージを行ったトランジスタQ2よりも電流駆動能
力が十分に低い負荷トランジスタQ3を介して充電電流
が流入する。この結果、ビット線BITiは、メモリセ
ルMQijの放電電流によって電位が徐々に低下し、第2
プリチャージ電圧Vpc2よりも少し高電圧の電圧Vaで負
荷トランジスタQ3の充電電流とバランスすることにな
る。
【0009】したがって、上記半導体記憶装置は、ビッ
ト線BITiの電位が第1プリチャージ電圧Vpc1に維持
されているか、または電圧Vaまで低下したかをセンス
アンプ1でセンスすることにより、メモリセルMQijに
記憶していたデータを検出することができる。
【0010】また、一旦ビット線BITiを電流駆動能
力の高いトランジスタQ2によってすばやく第1プリチ
ャージ電圧Vpc1までプリチャージしてからメモリセル
MQijの放電電流と負荷トランジスタQ3の充電電流と
をバランスさせるので、電流駆動能力の低い負荷トラン
ジスタQ3のみによって第1プリチャージ電圧Vpc1まで
充電する場合に比べ、このビット線BITiの電位を迅
速に変位させることができるようになり、読み出し速度
の高速化を図ることができる。しかも、予め全てのビッ
ト線BITの電位を第2プリチャージ電圧Vpc2にプリ
チャージしているので、選択されたビット線BITiを
第1プリチャージ電圧Vpc1までさらにプリチャージす
るための時間を短縮することができ、これによっても一
層の高速化を図っている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図7に示す
ように、トランジスタPQiや負荷トランジスタQ3を介
してビット線BITiに流れ込む充電電流は、このビッ
ト線BITiの電位が上昇するに従って減少し、それぞ
れ第2プリチャージ電圧Vpc2と第1プリチャージ電圧
Vpc1に達したときに0となる。また、ONとなったメ
モリセルMQijを介してビット線BITiから流れ出す
放電電流は、このビット線BITiの電位が上昇するに
従って増加する。したがって、このメモリセルMQijが
ONとなる場合には、負荷トランジスタQ3の充電電流
とメモリセルMQijの放電電流の特性曲線が交差する点
でバランスし、このときのビット線BITiの電位が電
圧Vaとなる。そして、本来は、図6に示したように、
この電圧Vaが第2プリチャージ電圧Vpc2よりも少し高
電圧となる筈である。
【0012】しかし、半導体製造プロセスにおいてトラ
ンジスタのしきい値電圧やビット線BITiの線幅など
にバラツキが生じると、インバータ11が発生する第1
バイアス電圧Vbs11と第2バイアス電圧発生回路12が
発生する第2バイアス電圧Vbs22とが互いに無関係に変
動し、これらに基づく第1プリチャージ電圧Vpc1と第
2プリチャージ電圧Vpc2も大きく変化する。したがっ
て、場合によっては、図7に示したように、第2プリチ
ャージ電圧Vpc2が電圧Vaよりも高電圧になることがあ
り、この場合には、ビット線BITiの電位がトランジ
スタPQiを通して流れ込む充電電流によって第2プリ
チャージ電圧Vpc2までしか低下せず、電圧Vaに達しな
くなる。
【0013】このため、従来の半導体記憶装置は、半導
体製造プロセスにおけるバラツキによって、ビット線B
ITiの電位が第1プリチャージ電圧Vpc1と電圧Vaと
の間で十分大きな振幅を得ることができず、第1プリチ
ャージ電圧Vpc1と第2プリチャージ電圧Vpc2との間の
小さい振幅しか生じなくなる場合があるので、センスア
ンプ1が十分な動作マージンを得られなくなるという問
題があった。また、このセンスアンプ1の十分な動作マ
ージンを確保するために、第1プリチャージ電圧Vpc1
と第2プリチャージ電圧Vpc2との間の電位差を予め十
分に大きくなるように設計すると、第2プリチャージ電
圧Vpc2のビット線BITiを第1プリチャージ電圧Vpc
1まで上昇させるのに長い充電時間が必要となる場合が
多くなり、読み出し動作の高速化を妨げるという問題が
生じる。
【0014】さらに、第1バイアス電圧Vbs11と第2バ
イアス電圧Vbs22とを発生させるために、インバータ1
1と第2バイアス電圧発生回路12とでそれぞれ別個に
電源VDDと接地間の貫通電流が流れるので、これらの貫
通電流によって消費電力が増大するという問題も発生し
ていた。
【0015】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、第1プリチャージ電圧と第2プリチャージ電圧との
間の電位差が常に適度に確保されるようにして、センス
アンプの動作マージンが減少するのを防止すると共に、
プリチャージ時間も短縮することができる半導体記憶装
置を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体記憶装置
は、メモリセルのデータを読み出してセンスアンプでセ
ンスする多数のビット線を備えた半導体記憶装置におい
て、電圧の異なる第1バイアス電圧と第2バイアス電圧
とを発生させるバイアス電圧発生手段と、少なくとも選
択されたビット線を、該バイアス電圧発生手段が発生す
る第1バイアス電圧に基づく第1プリチャージ電圧にプ
リチャージする第1プリチャージ手段と、各ビット線
を、該バイアス電圧発生手段が発生する第2バイアス電
圧に基づく第2プリチャージ電圧に予めプリチャージす
る第2プリチャージ手段とを備え、そのことにより上記
目的が達成される。
【0017】また、好ましくは、本発明の半導体記憶装
置におけるバイアス電圧発生手段が、電源接地間にゲー
ト−ドレイン間を短絡したMOS・FETを複数個直列
に接続し、各素子間の異なる端子からそれぞれ第1バイ
アス電圧と第2バイアス電圧を出力するものである。
【0018】さらに、好ましくは、本発明の半導体記憶
装置におけるバイアス電圧発生手段が、電源接地間にゲ
ート−ドレイン間を短絡したMOS・FETとpn接合
ダイオードを複数個直列に接続し、各素子間の異なる端
子からそれぞれ第1バイアス電圧と第2バイアス電圧を
出力するものである。
【0019】さらに、好ましくは、メモリセルトランジ
スタのデータを読み出してセンスアンプでセンスする多
数のビット線を備えると共に、該ビット線にメモリセル
トランジスタを介して接続され、かつ、外部アドレスに
応じて選択的に接地電位となると仮想接地線を備えた半
導体記憶装置において、前記第1プリチャージ手段が、
少なくとも選択されたビット線と共に、非選択の仮想接
地線を前記バイアス電圧発生手段が発生する第1バイア
ス電圧に基づく第1プリチャージ電圧にプリチャージす
るものであり、前記第2プリチャージ手段が、各ビット
線と共に、各仮想接地線を該バイアス電圧発生手段が発
生する第2バイアス電圧に基づく第2プリチャージ電圧
に予めプリチャージするものである。
【0020】以下、その作用について説明する。
【0021】上記構成により、ビット線をプリチャージ
する第1プリチャージ電圧と第2プリチャージ電圧は、
同じバイアス電圧発生手段によって発生させた第1バイ
アス電圧と第2バイアス電圧とに基づいた電圧となる。
ここで、半導体製造プロセスにおいてトランジスタの特
性などにバラツキが生じると、第1バイアス電圧と第2
バイアス電圧もこれに応じて変動するが、この変動は同
じバイアス電圧発生手段内で傾向の共通したものとな
る。したがって、これら第1バイアス電圧と第2バイア
ス電圧は、トランジスタの特性などにバラツキが生じて
も、双方の電圧値が同様の傾向で推移するので、電位差
自体はあまり大きく変動することがない。このため、本
発明の半導体記憶装置によれば、第1バイアス電圧と第
2バイアス電圧との間の電位差の変動が比較的少なくな
るので、第1プリチャージ電圧と第2プリチャージ電圧
との間の電位差をある程度の大きさに確保して、ビット
線の電圧振幅を十分な大きさにすることができる。しか
も、第1プリチャージ電圧と第2プリチャージ電圧との
間の電位差が大きくなりすぎて、第2プリチャージ電圧
のビット線を第1プリチャージ電圧までプリチャージす
るために長時間を要するようになるという恐れもなくな
る。
【0022】また、上記構成により、各MOS・FET
のしきい値電圧はほぼ同じ傾向のバラツキが生じるの
で、これらの素子間の異なる端子から出力する第1バイ
アス電圧と第2バイアス電圧の電位差をあまり大きく変
動させないようにすることが可能となる。
【0023】さらに、上記構成により、各pn接合ダイ
オードの順方向電圧もほぼ同じ傾向のバラツキが生じる
ので、これらの素子間の異なる端子から出力する第1バ
イアス電圧と第2バイアス電圧の電位差をあまり大きく
変動させないようにすることが可能となる。
【0024】さらに、上記構成により、仮想接地線につ
いてもビット線と同様に予め第2プリチャージ電圧にプ
リチャージするので、この仮想接地線を第1プリチャー
ジ電圧にプリチャージする際の瞬時電流を抑制すること
が可能となる。
【0025】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。
【0026】図1〜図3は本発明の第1実施形態を示す
ものであって、図1はマスクROMの構成を示す回路
図、図2はビット線の充放電電流の特性を示す図、図3
はバイアス電圧発生回路の他の構成例を示す回路図であ
る。なお、図5に示した従来例と同様の機能を有する構
成部材には同じ番号を付記する。
【0027】本実施形態でも、従来例と同様にマスクR
OMについて説明するが、EEPROM[Electrically
Erasable Programmable ROM]などの他の半導体記憶装
置にも同様に実施することは可能である。このマスクR
OMには、図1に示すように、列方向の多数のビット線
BITと行方向の多数のワード線WLとが交差して設け
られている。各ビット線BITは、長い距離の敷線によ
り集中定数の容量CBで代表される分布容量が存在する
ので、このビット線BITの電位を上昇させるには容量
CBへの充電を行う必要がある。ワード線WLは、図示
しないロウデコーダのデコード出力にそれぞれ接続され
ている。そして、MOS・FETからなるメモリセルM
Qは、これらビット線BITとワード線WLの各交差部
に形成され、ドレインを交差するビット線BITに接続
すると共にソースを接地し、ゲートを交差するワード線
WLに接続している。また、このメモリセルMQは、半
導体製造プロセスの最終段階で、“1”のデータを記憶
する場合にはしきい値電圧が高電圧に設定され、“0”
のデータを記憶する場合にはしきい値電圧が低電圧に設
定される。ただし、図1では、煩雑を避けるために、2
本のビット線BITi,BITi+1と2本のワード線WL
0,WLjと2個のメモリセルMQi0,MQijのみを示し
他は省略している。
【0028】ビット線BITの一方の端は、それぞれカ
ラムトランジスタCQを介して共通のデータ線DLに接
続されている。各カラムトランジスタCQのゲートは、
図示しないカラムデコーダのデコード出力にそれぞれ接
続され、列選択信号CSelが入力されるようになって
いる。データ線DLは、センスアンプ1の非反転入力に
接続されている。センスアンプ1は、このデータ線DL
の電位と反転入力に入力される対照電圧Vrefとの差を
増幅することにより、メモリセルMQから読み出したデ
ータをセンスする差動増幅器である。
【0029】上記データ線DLは、トランジスタQ1,
Q2を介して電源VDDに接続されると共に、負荷トラン
ジスタQ3を介しても電源VDDに接続されている。トラ
ンジスタQ2,Q3は、ゲートに後に説明するバイアス電
圧発生回路2から供給される第1バイアス電圧Vbs1が
入力され、ソース側のデータ線DLをこの第1バイアス
電圧Vbs1よりもしきい値電圧分だけ低い第1プリチャ
ージ電圧Vpc1まで充電できるようになっている。ただ
し、負荷トランジスタQ3は、メモリセルMQとの関係
で適度な電流駆動能力を有するようにトランジスタサイ
ズが調整されている。また、トランジスタQ2は、この
負荷トランジスタQ3に比べてトランジスタサイズが大
きく電流駆動能力も十分に高くなっている。トランジス
タQ1は、ゲートに論理レベルのプリチャージ信号φPが
入力されていて、このプリチャージ信号φPのアクティ
ブ/非アクティブに応じてON/OFFする。
【0030】ビット線BITの他方の端は、それぞれト
ランジスタPQを介して電源VDDに接続されている。各
トランジスタPQは、ゲートに上記バイアス電圧発生回
路2から供給される第2バイアス電圧Vbs2がそれぞれ
入力され、ソース側に接続されたビット線BITをこの
第2バイアス電圧Vbs2よりもしきい値電圧分だけ低い
第2プリチャージ電圧Vpc2まで充電できるようになっ
ている。
【0031】上記バイアス電圧発生回路2は、電源VDD
と接地間に1個のPチャンネルMOS・FETからなる
トランジスタBQ1と、多数のNチャンネルMOS・F
ETからなるトランジスタBQ2〜BQnとを直列に接続
した回路である。これらのトランジスタBQ1〜BQn
は、いずれもゲート−ドレイン間が短絡されている。そ
して、トランジスタBQ1,BQ2の共通のドレインから
上記第1バイアス電圧Vbs1が出力され、トランジスタ
BQnのドレインから上記第2バイアス電圧Vbs2が
出力されるようになっている。このバイアス電圧発生回
路2は、第1バイアス電圧Vbs1が第2バイアス電圧
Vbs2よりも、n−2個のトランジスタBQ2〜BQn-1
のしきい値電圧の総和分以上の高電圧となるので、半導
体製造プロセスにおけるバラツキが生じたとしても、こ
れらの間にある程度以上の電位差を確実に確保すること
ができる。また、第1バイアス電圧Vbs1と第2バイア
ス電圧Vbs2の電圧値は、トランジスタBQ1〜BQnの
しきい値電圧の比に応じて定まるが、半導体製造プロセ
スにおけるバラツキが生じた場合には、これらのトラン
ジスタBQ1〜BQnのしきい値電圧が同じ傾向で変動す
るので、第1バイアス電圧Vbs1と第2バイアス電圧Vb
s2との間の電位差はあまり大きく変動することがない。
なお、このバイアス電圧発生回路2は、ビット線BIT
の一方端側や他方端側などの任意の位置に配置すること
ができる。
【0032】上記構成のマスクROMの読み出し動作を
説明する。トランジスタPQのゲートにはバイアス電圧
発生回路2からの第2バイアス電圧Vbs2が入力される
ので、全てのビット線BITは、図2に示すように、こ
の第2バイアス電圧Vbs2よりもトランジスタPQのし
きい値電圧分だけ低い第2プリチャージ電圧Vpc2に達
するまで充電電流が流れ込み、これによって常時プリチ
ャージされる。
【0033】次に、外部アドレスが確定して列選択信号
CSeliがアクティブになると、カラムトランジスタ
CQiがONになりビット線BITiがデータ線DLに接
続される。そして、この外部アドレスの確定により一定
期間だけプリチャージ信号φPがアクティブになると、
この間にトランジスタQ1がONになる。すると、トラ
ンジスタQ2のゲートにバイアス電圧発生回路2からの
第1バイアス電圧Vbs1が入力されているので、図2に
示すように、選択されたビット線BITiは、この第1
バイアス電圧Vbs1よりもトランジスタQ2のしきい値電
圧分だけ低い第1プリチャージ電圧Vpc1に達するまで
充電電流が流れ込みプリチャージされる。
【0034】また、外部アドレスが確定してワード線W
Ljがアクティブになると、メモリセルMQijが“0”
のデータを記憶していた場合にはゲート電圧がしきい値
電圧を超えてONとなり、図2に示すように、ビット線
BITiの電圧に応じた放電電流を流出させる。ただ
し、このメモリセルMQijの電流駆動能力は上記トラン
ジスタQ2の電流駆動能力よりも十分に低いので、プリ
チャージ信号φPがアクティブな間はトランジスタQ1,
Q2を介して流れ込む充電電流によりビット線BITiの
電位は第1プリチャージ電圧Vpc1に維持される。しか
し、プリチャージ信号φPが非アクティブに戻ると、ビ
ット線BITiには電流駆動能力が低い負荷トランジス
タQ3を介して充電電流が流れ込むので、メモリセルM
Qijによる放電電流の方が多くなり、このビット線BI
Tiの電位が徐々に低下する。そして、図2に示すよう
に、このビット線BITiの電位は、負荷トランジスタ
Q3による充電電流とメモリセルMQijによる放電電流
の特性が交差する電圧Vaでバランスすることになる。
【0035】これに対して、メモリセルMQijが“1”
のデータを記憶していた場合には、ワード線WLjがア
クティブになっても、しきい値電圧が高いためにOFF
のままとなり、ビット線BITiの電位は第1プリチャ
ージ電圧Vpc1に維持される。したがって、プリチャー
ジ信号φPが非アクティブに戻った後に適当な時間が経
過してから、ビット線BITiの電位が第1プリチャー
ジ電圧Vpc1に維持されているか、または電圧Vaまで低
下したかをセンスアンプ1でセンスすることにより、メ
モリセルMQijに記憶していたデータを検出することが
できる。
【0036】また、同じバイアス電圧発生回路2によっ
て相対的に発生される第1バイアス電圧Vbs1と第2バ
イアス電圧Vbs2は、半導体製造プロセスにおけるバラ
ツキが生じたとしても、これらの間の電位差が大きく変
動することがないので、これらに基づく第1プリチャー
ジ電圧Vpc1と第2プリチャージ電圧Vpc2との間の電位
差もある程度の範囲内でほぼ一定となる。したがって、
これら第1プリチャージ電圧Vpc1と第2プリチャージ
電圧Vpc2との間の電位差を確実に確保できるので、メ
モリセルMQの記憶データに応じたビット線BITの電
圧振幅を大きくし、センスアンプ1の動作マージンを十
分に確保することができるようになる。
【0037】しかも、これら第1プリチャージ電圧Vpc
1と第2プリチャージ電圧Vpc2との間の電位差が大きく
なりすぎて、第2プリチャージ電圧Vpc2にプリチャー
ジされたビット線BITをさらに第1プリチャージ電圧
Vpc1までプリチャージするために長時間を要するよう
になり読み出し動作の高速化を妨げるようなこともなく
なる。
【0038】さらに、第1バイアス電圧Vbs1と第2バ
イアス電圧Vbs2を同じバイアス電圧発生回路2によっ
て発生させるので、電源VDDと接地間に流れる貫通電流
を少なくして消費電力を低減することもできる。
【0039】なお、バイアス電圧発生回路2は、例えば
図3に示すように、電源VDDと接地間に、ゲート−ドレ
イン間を短絡した1個のPチャンネルMOS・FETか
らなるトランジスタBQ1と、多数のpn接合ダイオー
ドD1〜Dmとを直列に接続した回路によって構成しても
よい。この場合、上記第1バイアス電圧Vbs1は、トラ
ンジスタBQ1のドレインとpn接合ダイオードD1のア
ノードの接続端子から出力され、上記第2バイアス電圧
Vbs2は、pn接合ダイオードDmのカソードから出力さ
れる。そして、この場合にも、第1バイアス電圧Vbs1
は、第2バイアス電圧Vbs2よりもm個のpn接合ダイ
オードD1〜Dmの順方向電圧の総和分以上の高電圧とな
り、半導体製造プロセスにおけるバラツキが生じたとし
ても、これらの間の電位差があまり大きく変動すること
がなくなる。
【0040】図4は本発明の第2実施形態を示すもので
あって、マスクROMの構成を示す回路図である。な
お、図1に示した第1実施形態と同様の機能を有する構
成部材には同じ番号を付記して説明を省略する。
【0041】本実施形態は、マスクROMで多く採用さ
れる仮想接地線VGを用いた回路構成例を示す。このマ
スクROMでは、外部アドレスが確定して1本の列選択
信号CSeliがアクティブになると、複数のカラムト
ランジスタCQiがONになり、複数のビット線BIT
1,BIT2…と複数の仮想接地線VG1,VG2,V
G3…が選択される。ビット線BIT1,BIT2…の
一方の端は、それぞれカラムトランジスタCQiを介し
てデータ線DL1,DL2…に接続され、センスアンプ
1によって読み出しデータをセンスされるようになって
いる。そして、これらのデータ線DL1,DL2…に
は、トランジスタQ1,Q2と負荷トランジスタQ3を介
して電源VDDが接続されるので、第1実施形態の場合と
同様に、ビット線BIT1,BIT2…を第1プリチャ
ージ電圧Vpc1までプリチャージすることができる。ま
た、複数のビット線BIT1,BIT2…と複数の仮想
接地線VG1,VG2,VG3…の他方の端は、それぞ
れトランジスタPQを介して電源VDDに接続され、第1
実施形態の場合と同様に、常時第2プリチャージ電圧V
pc2までプリチャージされるようになっている。
【0042】上記仮想接地線VG1,VG2,VG3…
は、それぞれカラムトランジスタCQiを介して対応す
る接地回路3…に接続されている。各接地回路3は、そ
れぞれ電源VDDと接地間に、NチャンネルMOS・FE
Tからなる3個のトランジスタGQ1,GQ2,GQ3を
直列に接続した回路であり、仮想接地線VG1,VG
2,VG3…は、それぞれの接地回路3におけるトラン
ジスタGQ2のソースとトランジスタGQ3のドレインと
の接続端子に接続されている。そして、各接地回路3の
トランジスタGQ1のゲートには、第1バイアス電圧Vb
s1が入力される。また、仮想接地線VG1が接続される
接地回路3のトランジスタQ2,Q3のゲートには選択信
号Aバー,Aが入力され、仮想接地線VG2が接続され
る接地回路3のトランジスタQ2,Q3のゲートには選択
信号Bバー,Bが入力され、仮想接地線VG3が接続さ
れる接地回路3のトランジスタQ2,Q3のゲートには選
択信号Cバー,Cが入力される。これらの選択信号A〜
C…は、外部アドレスの一部のビットをデコードした信
号である。
【0043】なお、上記トランジスタQ2および負荷ト
ランジスタQ3とトランジスタPQのゲートには、図4
では省略しているが、第1実施形態で示したものと同様
の構成のバイアス電圧発生回路2によって発生される第
1バイアス電圧Vbs1と第2バイアス電圧Vbs2が入力さ
れるようになっている。また、各接地回路3のトランジ
スタGQ1のゲートに入力される第1バイアス電圧Vbs1
も、このバイアス電圧発生回路2によって発生させたも
のである。
【0044】上記マスクROMでメモリセルMQ1ij,
MQ2ijを選択する場合、ワード線WLiと列選択信号C
Seliをアクティブにして、ビット線BIT1,BI
T2…をデータ線DL1,DL2…に接続すると共に仮
想接地線VG1,VG2,VG3…をそれぞれ接地回路
3に接続する。また、選択信号Bをアクティブ(Hレベ
ル)にして仮想接地線VG2を接地回路3のトランジス
タGQ3を介して接地することにより、メモリセルMQ1
ij,MQ2ijの記憶データに応じて放電電流を流出さ
せ、第1実施形態の場合と同様にこの記憶データを検出
する。これに対して、選択信号A,C…は、非アクティ
ブ(Lレベル)にして、仮想接地線VG1,GV3…を
それぞれ接地回路3のトランジスタGQ1,GQ2を介し
て第1プリチャージ電圧Vpc1まで充電するので、他の
メモリセルMQijは、ソース−ドレイン間が同電位とな
り読み出しが行われない。
【0045】したがって、本実施形態のマスクROM
は、第1実施形態の場合と同様に、ビット線BIT1,
BIT2のプリチャージ時間を長くすることなくセンス
アンプ1の動作マージンを確保できるので、高速で安定
した読み出しを行うことができるようになる。しかも、
仮想接地線VG1,GV2,GV3…を予め第2プリチ
ャージ電圧Vpc2にプリチャージしておくことができる
ので、非選択の仮想接地線VG1,GV3…を第1プリ
チャージ電圧Vpc1にプリチャージする際の充電電流を
減少させ、ビット線BIT1,BIT2とこれら仮想接
地線VG1,GV3…を同時にプリチャージする際に生
じる瞬時電流を最小限に抑制することができる。
【0046】
【発明の効果】以上のように本発明の半導体記憶装置に
よれば、第1プリチャージ電圧と第2プリチャージ電圧
との間の電位差をある程度の大きさに確保してビット線
の電圧振幅を確実な大きさにするため、センスアンプが
十分な動作マージンで読み出しデータをセンスすること
ができる。また、この第1プリチャージ電圧と第2プリ
チャージ電圧との間の電位差が大きくなりすぎるような
こともなくなるため、第2プリチャージ電圧のビット線
を第1プリチャージ電圧までプリチャージするために長
時間を要し読み出し動作の高速化を妨げるような恐れも
ない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態を示すものであって、マ
スクROMの構成を示す回路図である。
【図2】本発明の第1実施形態を示すものであって、ビ
ット線の充放電電流の特性を示す図である。
【図3】本発明の第1実施形態を示すものであって、バ
イアス電圧発生回路の他の構成例を示す回路図である。
【図4】本発明の第2実施形態を示すものであって、マ
スクROMの構成を示す回路図である。
【図5】従来例を示すものであって、マスクROMの構
成を示す回路図である。
【図6】従来例を示すものであって、マスクROMの動
作を示すタイムチャートである。
【図7】従来例を示すものであって、ビット線の充放電
電流の特性を示す図である。
【符号の説明】
1 センスアンプ 2 バイアス電圧発生回路 BIT ビット線 MQ メモリセル Q1 トランジスタ Q2 トランジスタ Q3 トランジスタ PQ トランジスタ Vbs1 第1バイアス電圧 Vbs2 第2バイアス電圧 Vpc1 第1プリチャージ電圧 Vpc2 第2プリチャージ電圧

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メモリセルのデータを読み出してセンス
    アンプでセンスする多数のビット線を備えた半導体記憶
    装置において、 電圧の異なる第1バイアス電圧と第2バイアス電圧とを
    発生させるバイアス電圧発生手段と、 少なくとも選択されたビット線を、該バイアス電圧発生
    手段が発生する第1バイアス電圧に基づく第1プリチャ
    ージ電圧にプリチャージする第1プリチャージ手段と、 各ビット線を、該バイアス電圧発生手段が発生する第2
    バイアス電圧に基づく第2プリチャージ電圧に予めプリ
    チャージする第2プリチャージ手段とを備えた半導体記
    憶装置。
  2. 【請求項2】 前記バイアス電圧発生手段が、電源接地
    間にゲート−ドレイン間を短絡したMOS・FETを複
    数個直列に接続し、各素子間の異なる端子からそれぞれ
    第1バイアス電圧と第2バイアス電圧を出力するもので
    ある請求項1に記載の半導体記憶装置。
  3. 【請求項3】 前記バイアス電圧発生手段が、電源接地
    間にゲート−ドレイン間を短絡したMOS・FETとp
    n接合ダイオードを複数個直列に接続し、各素子間の異
    なる端子からそれぞれ第1バイアス電圧と第2バイアス
    電圧を出力するものである請求項1に記載の半導体記憶
    装置。
  4. 【請求項4】 メモリセルトランジスタのデータを読み
    出してセンスアンプでセンスする多数のビット線を備え
    ると共に、該ビット線にメモリセルトランジスタを介し
    て接続され、かつ、外部アドレスに応じて選択的に接地
    電位となると仮想接地線を備えた半導体記憶装置におい
    て、 前記第1プリチャージ手段が、少なくとも選択されたビ
    ット線と共に、非選択の仮想接地線を前記バイアス電圧
    発生手段が発生する第1バイアス電圧に基づく第1プリ
    チャージ電圧にプリチャージするものであり、 前記第2プリチャージ手段が、各ビット線と共に、各仮
    想接地線を該バイアス電圧発生手段が発生する第2バイ
    アス電圧に基づく第2プリチャージ電圧に予めプリチャ
    ージするものである請求項1〜3のいずれかに記載の半
    導体記憶装置。
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